2020届高考化学一轮复习化学平衡状态和平衡移动学案
第21讲 化学平衡状态和平衡移动
考纲要求
名师点拨
1.了解化学反应的可逆性及化学平衡的建立。
2．掌握化学平衡的特征。
3．能正确计算化学反应的转化率(α)。
4．理解外界条件(浓度、温度、压强、催化剂等)对化学平衡的影响，能用相关理论解释其一般规律。
5．了解化学平衡的调控在生活、生产和科学研究领域中的重要作用。
本讲内容是高考的重点、热点与难点，其重要性不言而喻。
复习时应注意：(1)注重对原理的理解，特别是浓度、压强对化学反应速率及化学平衡的影响，要理解规律的实质，总结反常情况；(2)要理清概念，理清速率的变化与化学平衡移动的关系、理清转化率的变化与化学平衡移动的关系理清焓变、熵变与化学反应方向的关系等。(3)解答问题时，首先要把握化学反应的特点，利用化学反应速率的相关理论、平衡移动原理、图象分析技巧等，通过细致的分析，作出正确的判断；(4)注意相关题型的演练，特别是化学平衡图象的题型，要尽可能多地练习各种题型，熟悉常见考查方式，对各种题型的解决方法，做到心中有数；(5)注重方法的总结，例如利用三段式解题模板解决化学平衡的有关计算，根据“先拐先平速率大”的原理分析解决化学平衡图象的问题等。
考点一 可逆反应与化学平衡状态
1．可逆反应
(1)定义：
在__相同__条件下既可以向__正__反应方向进行，同时又可以向__逆__反应方向进行的化学反应。(双向性)
(2)特点——“三同一小”：
①三同：a.相同条件下；b.正逆反应__同时__进行；c.反应物与生成物__同时__存在。
②一小：任一组分的转化率都__小于__(填“大于”或“小于”)100%。
(3)表示方法：在化学方程式中用“ ”表示。
2．化学平衡状态
(1)定义：
在一定条件下的__可逆__反应中，反应物和生成物的__浓度__不再随时间的延长而发生变化，__正反应速率__和__逆反应速率__相等的状态。
(2)建立过程：
在一定条件下，把某一可逆反应的反应物加入固定容积的密闭容器中。化学平衡的建立过程可用如右v－t图象表示。图象分析：
—
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—
|
—
(3)化学平衡特征
—化学平衡研究的对象是__可逆__反应
|
—化学平衡是一种动态平衡，v≠0
|
—__v正＝v逆__
|
—反应物和生成物的__浓度(或百分含量)__保持不变
|
—
3．平衡转化率
对可逆反应aA(g)＋bB(g)cC(g)＋dD(g)，当反应达到化学平衡状态时，A的平衡转化率为：α(A)＝×100%。
特别提醒：
(1)可逆反应不等同于可逆过程，可逆过程包括物理变化和化学变化，而可逆反应属于化学变化。
(2)化学反应的平衡状态可以从正反应方向建立，也可以从逆反应方向建立。
(3)化学反应达到平衡状态的正、逆反应速率相等，是指同一物质的消耗速率和生成速率相等，若用不同物质表示时，反应速率不一定相等。
(4)化学反应达平衡状态时，各组分的浓度、百分含量保持不变，但不一定相等。
4．“两审”“两标志”突破化学平衡状态的判断
(1)“两审”
一审
题干条件
恒温恒容或恒温恒压
二审
反应特点
全部是气体参与的等体积反应还是非等体积反应
有固体或液体参与的等体积反应还是非等体积反应
(2)“两标志”。
逆向相等
一个表示正反应速率，一个表示逆反应速率
不同物质表示的速率(或变化的物质的量、浓度)(一个正反应方向，一个逆反应方向)之比等于化学计量数之比
变量不变
题目提供的量(如某物质的质量、浓度、百分含量，n总(气体)、压强、气体密度、气体平均分子质量)如果是随着反应的进行而改变的量，该量为“变量”，否则为“定量”。当“变量”不再变化时，证明可逆反应达到平衡，但“定量”无法证明
1．判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”。
(1)反应2H2＋O22H2O和2H2O2H2↑＋O2↑互为可逆反应( × )
(2)化学反应达平衡后的平均速率为0，但v正＝v逆≠0( √ )
(3)平衡状态指的是反应静止了，不再发生反应了( × )
(4)化学反应的限度可以通过改变反应条件而改变( √ )
(5)对反应NO2(g)＋SO2(g)SO3(g)＋NO(g)，当每消耗1 mol SO3的同时生成1 mol NO2时，说明反应达到平衡状态( × )
(6)对反应A(g)＋B(g)C(g)＋D(g)，压强不随时间而变，说明反应已达平衡状态( × )
(7)在1 L的密闭容器中发生反应：2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)，当容器中气体的颜色保持不变时，说明反应已达到平衡状态( √ )
(8)恒温恒容条件下，对于可逆反应只要压强保持不变则说明达到了平衡状态( × )
(9)可逆反应CH4(g)＋H2O(g)CO(g)＋3H2(g)若3v(CH4)＝v(H2)，说明达到平衡状态( × )
(10)一个可逆反应达到的平衡状态就是这个反应在该条件下所能达到的限度( √ )
2．反应2SO2＋O22SO3，在一定温度下，将0.02 mol SO2和0.01 mol O2通入1 L密闭容器中，依据反应进行阶段，填空：
3．平衡正向移动，反应物的转化率一定增大吗？
不一定，如A(g)＋B(g)C(g)，增大A的浓度时平衡右移，但A的转化率会减小。
1．(2019·衡水检测)一定条件下，某容器中各微粒在反应前后变化的示意图如下，其中和代表不同元素的原子。
关于此反应说法错误的是( A )
A．一定属于吸热反应 B．一定属于可逆反应
C．一定属于氧化还原反应 D．一定属于分解反应
[解析] 观察示意图知该反应的反应物是一种，生成物是两种，该物质发生分解反应，一般的分解反应是吸热反应，但也有的分解反应如2H2O2===2H2O＋O2↑的反应是放热反应，A项错误，D项正确；根据图示可知有一部分反应物未参加反应，所以该反应是可逆反应，B项正确；该反应中反应物为化合物，生成物中有单质，元素化合价有变化，属于氧化还原反应，C项正确。
2．(2019·山东潍坊高三检测)在一密闭容器中进行反应：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)，已知反应过程中某一时刻SO2、O2、SO3的浓度分别为0.2 mol·L－1、0.1 mol·L－1、0.2 mol·L－1，当反应达到平衡时，可能存在的数据是( B )
A．SO2为0.4 mol·L－1，O2为0.2 mol·L－1
B．SO2为0.25 mol·L－1
C．SO3为0.4 mol·L－1
D．SO2、SO3均为0.15 mol·L－1
[解析] SO2和O2的浓度增大，说明反应向逆反应方向进行建立平衡，SO2和O2的浓度变化分别为0.2 mol·L－1、0.1 mol·L－1，需要消耗三氧化硫的浓度为0.2 mol·L－1，由于该反应为可逆反应，实际变化浓度应小于三氧化硫的原有浓度0.2 mol·L－1，所以达到平衡时SO2的浓度小于0.4 mol·L－1，O2的浓度小于0.2 mol·L－1，故A错误；SO2的浓度增大，说明反应向逆反应方向进行建立平衡，若SO3完全反应，则SO2的浓度变化为0.2 mol·L－1，实际变化为0.05 mol·L－1，故B正确；SO3的浓度增大，说明该反应向正反应方向进行建立平衡，若二氧化硫和氧气完全反应，SO3的浓度变化为0.2 mol·L－1，实际变化应小于该值，故C错误；反应物、生成物的浓度不可能同时减小，故D错误。
3．(2019·新题选萃)一定条件下，对于可逆反应X(g)＋3Y(g)2Z(g)，若X、Y、Z的起始浓度分别为c1、c2、c3(均不为零)，达到平衡时，X、Y、Z的浓度分别为0.1 mol·L－1、0.3 mol·L－1、0.08 mol·L－1，则下列判断正确的是( D )
A．c1∶c2＝3∶1
B．平衡时，Y和Z的生成速率之比为2∶3
C．X、Y的转化率不相等
D．c1的取值范围为0
__v逆，平衡向正反应方向移动。
(2)v正__＝__v逆，平衡不移动。
(3)v正__<__v逆，平衡向逆反应方向移动。
3．外界条件对化学平衡的影响
若其他条件不变，改变下列条件对平衡的影响如下：
→
|
→
|
→
|
→
实验探究：外界条件对化学平衡的影响
浓度对化学平衡的影响
实验Ⅰ
实验原理
Cr2O(橙色)＋H2O2CrO(黄色)＋2H＋
实验步骤
向试管中加入5 mL 0.5 mol·L－1 K2Cr2O7溶液—
实验现象
实验①溶液橙色加深；实验②溶液黄色加深
实验结论
增大H＋的浓度，平衡向逆反应方向移动，增大OH－的浓度(减小H＋浓度)，平衡向正反应方向移动
浓度对化学平衡的影响
实验Ⅱ
实验原理
Fe3＋＋3SCN－Fe(SCN)3(红色)
实验步骤
实验现象
实验①②中溶液红色加深；实验③④产生红褐色沉淀，溶液红色变浅
实验结论
增大c(Fe3＋)、c(SCN－)，平衡正向移动；减小c(Fe3＋)，平衡逆向移动
结论
增大反应物浓度或减小生成物浓度，平衡向正反应方向移动；减小反应物浓度或增大生成物浓度，平衡向逆反应方向移动
温度对化学平衡的影响
实验原理
(g) (g) ΔH＝－56.9 kJ·mol－1
实验操作
实验现象
热水中混合气体的颜色加深；冰水中混合气体的颜色变浅
实验结论
温度升高，平衡向吸热反应方向移动；温度降低，平衡向放热反应方向移动
4．化学平衡移动原理——勒夏特列原理
如果改变影响化学平衡的条件之一(如__温度___、__压强___以及参加反应的化学物质的浓度)，平衡将向着能够__减弱___这种改变的方向移动。
特别提醒：
(1)“减弱这种改变”——升温平衡向着吸热反应方向移动；增加反应物浓度平衡向反应物浓度减小的方向移动；增大压强平衡向气体物质的量减小的方向移动。
(2)化学平衡移动的结果只是减弱了外界条件的改变，而不能完全抵消外界条件的改变，更不能超过外界条件的变化。
5．构建“过渡态”判断两个平衡状态的联系
(1)构建等温等容平衡思维模式：新平衡状态可认为是两个原平衡状态简单的叠加并压缩而成，相当于增大压强。
(2)构建等温等压平衡思维模式(以气体物质的量增加的反应为例，见图示)：新平衡状态可以认为是两个原平衡状态简单的叠加，压强不变，平衡不移动。
6．平衡移动对转化率(α)的影响
以反应aA(g)＋bB(g)cC(g)＋dD(g)为例：
影响因素
平衡移动方向及转化率变化
浓度
增大A
浓度
平衡右移，α(A)减小，α(B)增大；同理可推导B
减小C
浓度
平衡右移，α(A)、α(B)均增大；同理可推导D
温度
升温
ΔH<0时，平衡左移，α(A)、α(B)均减小；ΔH>0时则相反
降温
ΔH<0时，平衡右移，α(A)、α(B)均增大；ΔH>0时则相反
压强
加压
a＋b>c＋d时，平衡右移，α(A)、α(B)均增大；a＋bc＋d时，平衡左移，α(A)、α(B)均减小；a＋b0
达到化学平衡后，改变条件，按要求回答下列问题：
(1)升温，平衡移动方向分别为(填“向左”“向右”或“不移动”，下同)甲__向左___；乙__向左___；丙__向右___。混合气体的平均相对分子质量变化分别为(填“增大”“减小”或“不变”，下同)甲__减小___；乙__减小___；丙__不变___。
(2)加压，平衡移动方向分别为甲__向右___；乙__不移动___；丙__不移动___。混合气体的平均相对分子质量变化分别为甲__增大___；乙__不变___；丙__不变___。
3．思考下列问题，作出你的解释。
(1)当平衡向正反应方向发生移动，反应物的转化率一定增大吗？
__不一定。当反应物总量不变时，平衡向正反应方向移动，反应物的转化率增大，若有多种反应物的反应，当增大某一反物的浓度，化学平衡向正反应方向移动，只会使另一种反应物的转化率增大，但该物质的转化率反而减小。__
(2)对于有气体参与的化学平衡体系，充入稀有气体。化学平衡会发生什么样的变化？
要看反应的具体特点：
①恒温、恒容条件
原平衡体系体系总压强增大→体系中各组分的浓度不变→平衡不移动
②恒温、恒压条件
原平衡体系容器容积增大，各气体组分分压减小―→各组分浓度同倍数减小(等效于减压)
— 。
1．(2017·海南化学，11)(双选)已知反应CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g) ΔH<0。在一定温度和压强下于密闭容器中，反应达到平衡。下列叙述正确的是( AD )
A．升高温度，K减小
B．减小压强，n(CO2)增加
C．更换高效催化剂，α(CO)增大
D．充入一定量的氮气，n(H2)不变
[解析] ΔH<0，正反应放热，升高温度平衡向逆反应方向移动，平衡常数减小，A正确；比较化学方程式中气体的计量数关系，反应前后气体物质的量不变，故减小压强，平衡不移动，n(CO2)不变，B错误；催化剂能改变反应速率，但不会引起化学平衡的移动，所以α(CO)不变，C错误；由于该反应前后气体体积不变，无论是恒温恒压条件下，还是恒温恒容条件下，充入一定量氮气，平衡都不移动，故n(H2)不变，D正确。
2．(2019·淄博模拟)如图是关于反应A2(g)＋3B2(g)2C(g) ΔH<0的平衡移动图象，影响平衡移动的原因是( D )
A．升高温度，同时加压
B．降低温度，同时减压
C．增大反应物浓度，同时使用催化剂
D．恒压条件下，增加反应物的物质的量，使反应物浓度增大
[解析] A项，升高温度，同时加压，正、逆反应速率都增大，逆反应速率应在原速率的上方，故A错误；B项，降低温度，同时减压，正、逆反应速率都降低，正反应速率应在原速率的下方，故B错误；C项，增大反应物浓度，同时使用催化剂，正、逆反应速率都增大，逆反应速率应在原速率的上方，但正反应速率增大更多，平衡向正反应方向移动，故C错误；D项，恒压条件下，增加反应物的物质的量，增大反应物浓度，容器的体积增大，生成物浓度减小，瞬间正反应速率增大，逆反应速率减小，平衡向正反应方向移动，图象符合，D正确。
3．(2019·广东湛江大考)
对可逆反应A(s)＋3B(g)C(g)＋2D(g) ΔH<0，在一定条件下达到平衡，下列有关叙述正确的是( B )
①增加A的量，平衡向正反应方向移动
②升高温度，平衡向逆反应方向移动，v正减小
③压强增大一倍，平衡不移动，v正、v逆不变
④增大B的浓度，v正>v逆
⑤加入催化剂，B的转化率提高
A．①② B．④
C．③ D．④⑤
[解析] ①A是固体，增大A的量对平衡无影响，故①错误；②升高温度，v正、v逆均增大，但v逆增大的程度大，平衡向逆反应方向移动，故②错误；③压强增大平衡不移动，但v正、v逆都增大，故③错误；④增大B的浓度，直接导致正反应速率增大，平衡向正反应方向移动，v正>v逆，故④正确；⑤催化剂同等程度增大正、逆反应速率，化学平衡不发生移动，B的转化率不变，故⑤错误。
4．(2019·山东潍坊高三检测)下列可逆反应达到平衡后，增大压强同时升高温度，平衡一定向右移动的是( A )
A．2AB(g)A2(g)＋B2(g) ΔH>0
B．A2(g)＋3B2(g)2AB3(g) ΔH<0
C．A(s)＋B(g)C(g)＋D(g) ΔH>0
D．2A(g)＋B(g)3C(g)＋D(s) ΔH<0
[解析] A项，增大压强平衡不移动，升高温度平衡向右移动，故正确；B项，增大压强平衡向右移动，升高温度平衡向左移动，最后结果不确定；C项，增大压强平衡向左移动，升高温度平衡向右移动，结果也不确定；D项，增大压强平衡不移动，升高温度平衡向左移动，故不正确。
萃取精华：
(1)解答化学平衡移动题目的思维模型
(2)解答化学平衡移动类试题的一般思路
(3)“惰性气体”对化学平衡的影响
①恒温、恒容条件：
原平衡体系体系总压强增大→反应体系中各组分的浓度不变→v正、v逆不变→平衡不移动。
②恒温、恒压条件：
原平衡体系容器容积增大，反应体系中各气体的分压减小→反应体系中各组分的浓度同等程度减小(等效于减压)→
(4)平衡转化率的分析与判断
以反应aA(g)＋bB(g)cC(g)＋dD(g)为例
①若反应物起始物质的量之比等于化学计量数之比，达到平衡后，A、B的转化率相等。
②若只增加A的量，平衡正向移动，B的转化率提高，A的转化率降低。
③由温度或压强引起的化学平衡正向移动，反应物的转化率增大。
④若按原比例同倍数的增加(或降低)A、B的浓度，等效于压缩(或扩大)容器体积，气体反应物的转化率与化学计量数有关。
同倍增大c(A)和c(B)
以反应mA(g)nB(g)＋qC(g)为例
在T、V不变时，增加A的量，等效于压缩容器体积，A的转化率与化学计量数有关。
增大c(A)
5．(2016·北京，10改编)
K2Cr2O7溶液中存在平衡：Cr2O(橙色)＋H2O2CrO(黄色)＋2H＋。用K2Cr2O7溶液进行下列实验：
结合实验，下列说法正确的是( C )
A．①中溶液变黄，③中溶液橙色加深
B．②中Cr2O被C2H5OH氧化
C．对比②和④可知K2Cr2O7酸性溶液氧化性强
D．若向④中加入70% H2SO4溶液至过量，溶液变为橙色
[解析] K2Cr2O7溶液中加入70%的H2SO4溶液，平衡逆向移动，橙色加深；K2Cr2O7溶液中加入30%的NaOH溶液，平衡正向移动，溶液变黄，故A错误。K2Cr2O7在酸性条件下与C2H5OH发生反应：2K2Cr2O7＋8H2SO4＋3C2H5OH===3CH3COOH＋2Cr2(SO4)3＋11H2O＋2K2SO4，K2Cr2O7被还原生成的Cr3＋为绿色，故B错误。②是酸性条件，④是碱性条件，酸性条件下K2Cr2O7被还原使溶液变色，碱性条件下K2Cr2O7不被还原溶液不变色，说明酸性条件下K2Cr2O7可以氧化乙醇，即K2Cr2O7在酸性条件下氧化性更强，C正确。若向④溶液中加入70%的H2SO4溶液至过量，平衡逆向移动，溶液为酸性，K2Cr2O7可以氧化乙醇，溶液变绿色，故D错误。
[易错警示] 化学平衡移动的结果是“减弱”外界条件的改变，而不是“抵消”外界条件的改变。如①增大反应物A的浓度，平衡右移，A的浓度在增大的基础上减小，但达到新平衡时，A的浓度仍然比原平衡大；②若将体系温度从50 ℃升高到80 ℃，则化学平衡向吸热反应方向移动，达到新的平衡状态时50 ℃”)；在500 ℃时，把等物质的量浓度的CO和H2O(g)充入反应容器，达到平衡时c(CO)＝0.005 mol·L－1、c(H2)＝0.015 mol·L－1，则CO的平衡转化率为__75%___。
(3)在一定体积的绝热密闭容器中，发生反应： 2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g) ΔH<0，判断该反应达到平衡状态的标志是__C___(填序号)。
A．SO2和SO3浓度相等
B．容器中混合气体的密度保持不变
C．容器中气体的温度保持不变
D．SO3的生成速率与SO2的消耗速率相等
当温度为T1、T2时，平衡体系中SO3的体积分数随压强的变化曲线如图所示。则T1__<___T2(填“>”或“<”)；理由是__该反应是放热反应，温度低，有利于平衡向正反应方向移动。图象中，等压条件下，T1对应的SO3体积分数大于T2对应的SO3体积分数，所以T1”“＝”或“<”)0。
(2)NO直接催化分解(生成N2与O2)是一种脱硝途径。在不同条件下，NO的分解产物不同。在高压下，NO在40 ℃下分解生成两种化合物，体系中各组分物质的量随时间变化曲线如图2所示。
①写出NO分解的化学方程式： 3NO(g)N2O(g)＋NO2(g) 。
②在温度和容积不变的条件下，能说明该反应已达到平衡状态的是__b、c、d__(填字母序号)。
a．n(N2O)＝n(NO2) b．容器内压强保持不变
c．v正(N2O)＝v逆(NO2) d．气体颜色保持不变
[解析] (1)根据可逆反应的特征，准确确定平衡点。温度越高反应速率越快，达到平衡所需的时间越短，在相等时间内，CO2浓度最低的点即为平衡点。T3往后，温度升高，CO2浓度增大，平衡逆向移动，逆反应吸热，正反应放热，ΔH<0。
(2)①根据题意结合图象可知，3 mol NO分解后得到1 mol Y和1 mol Z(Y和Z均为氮的氧化物)，根据原子守恒可知Y和Z分别为N2O和NO2，方程式为3NO(g)N2O(g)＋NO2(g)。
②n(N2O)＝n(NO2)时，不能表明正、逆反应速率相等，不能说明一定达到平衡状态，a错误；混合气体总物质的量减小，温度、容器容积保持不变，容器内压强保持不变，说明达到平衡状态，b正确；v正(N2O)＝v逆(NO2)，说明正、逆反应速率相等，反应达到平衡，c正确；颜色不变，说明生成物NO2的浓度保持不变，说明反应达到平衡，d正确。
萃取精华：
1．化学平衡移动的一般情况
2．应用上述规律分析问题时的注意事项
(1)不要把v正增大与平衡向正反应方向移动等同起来，只有当v正>v逆时，平衡才向正反应方向移动。
(2)改变固体和纯液体的量，对平衡移动基本无影响。
(3)反应混合物中不存在气态物质时，压强的变化对平衡移动无影响。
(4)当某种反应物的量不变时，平衡向正反应方向移动，该反应物的转化率升高；当增大一种反应物的浓度，使平衡向正反应方向移动时，只会使其他反应物的转化率升高，而该反应物的转化率降低。
(5)有气体物质参加反应时，同等程度地改变反应混合物中各物质的浓度时，应视为压强的影响。
考点三 化学平衡的图象分析
1．解决化学平衡图象题的方法
2．化学平衡图象题解题技巧
(1)先拐先平数值大：在含量(转化率)—时间曲线中，先出现拐点的先达到平衡，表示该曲线反应速率快，温度较高、有催化剂或压强较大等。
(2)定一议二：当图象中有三个量时，先确定一个量不变，再讨论另外两个量的关系，有时还需要作辅助线。
(3)三步分析法：一看反应速率是增大还是减小；二看v正、v逆的相对大小；三看化学平衡移动的方向。
3．化学平衡的图象类型
(1)浓度—时间图象
浓度—时间图象可以直观地反映每一时刻的浓度变化。
因此可用于列三段式或求解反应方程式中的化学计量数之比(化学计量数之比＝浓度变化量之比)。
(2)速率—时间图象
(3)转化率(或含量)—时间关系图
该类图象主要看斜率的大小，斜率的大小反映速率的大小，可理解为“先拐先平数值大”，即图象先拐弯的先达到平衡，对应的温度或压强大。
(4)恒压(温)线
(5)几种特殊的图象
①对于反应：mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g) ΔH<0，M点前，表示反应未达到平衡，则v正>v逆；M点为平衡点；M点后为平衡受温度的影响情况。
②如图所示的曲线是在其他条件不变时，某反应物的最大转化率与温度的关系曲线，图中标出的1、2、3、4四个点，表示v正>v逆的点是3，表示v正0
A、B、D物质的量浓度随时间的变化如图所示：
据此图可以分析出x的大小，某一段时间内的反应速率v(A)、v(B)或v(D)，可以求出该温度下反应的平衡常数，可以分析出15 min时的条件变化等。
4．化学平衡图象解读
(1)v－t图象解读
①看改变条件的一瞬间(t1)，若v′正在v′逆上方，则平衡向正反应方向移动；反之，则平衡向逆反应方向移动。
②若a、b重合为一点，则t1时刻改变的是某一物质的浓度。
③若a、b不重合，则t1时刻可能是改变了温度或压强。
④若v′正和v′逆改变程度相同，即v′正＝v′逆，平衡不移动，则t1时刻可能是使用了催化剂或是对反应前后气体分子数不变的反应改变压强。
(2)物质的量(或浓度或转化率)与时间关系的图象解读
①每条曲线在转折点以前表示该条件下此反应未达平衡状态，转折点后表示已达平衡状态。
②先出现转折点的则先达到平衡。如图甲，压强为p1条件下先达平衡，可推知p1>p2；图乙中，温度为T2条件下先达平衡，可推知T2>T1。根据Y表示的意义，可推断反应前后气体的化学计量数之和的大小，或判断正反应是吸热反应还是放热反应。
(3)等温(压)平衡曲线解读
①纵坐标Y可表示物质的量、浓度、转化率以及物质的量分数等含义。
②解题分析时，常需要作辅助线(对横坐标轴作垂线)，若横坐标表示温度(或压强)，则此辅助线为等温线(或等压线)。
③如图丙所示，在曲线上的每个点(如B点)都达到平衡状态，若纵坐标表示反应物转化率，则有：
A点是非平衡状态，若要达到平衡，需降低转化率，即平衡要向逆反应方向移动，此点v正v逆；
处于平衡状态或非平衡状态的各点的反应速率，其大小主要由温度决定，故有vC>vB>vA。
(4)同一段时间内，不同温度下反应进程中某个量的图象解读
如图是不同温度下经过一段时间，某反应物的转化率与温度的关系。
①此图象表明该反应的正反应为放热反应。若正反应为吸热反应，则同一时间段内温度越高，平衡正向移动程度越大，反应物的转化率越大，曲线应一直为增函数，与图象不符。
②T1～T2段，反应未达到平衡，随温度升高，反应速率加快，反应物转化率增大。
③T2点表示反应达到平衡状态。
④T2～T3段是随温度升高平衡向吸热反应方向移动的结果，T2～T3段曲线上的点均为平衡点。
1．可逆反应aA(s)＋bB(g)cC(g)＋dD(g) ΔH＝Q kJ·mol－1，反应过程中，当其他条件不变时，某物质在混合物中的含量与温度(T)、压强(p)的关系如图所示，据图用“<”“>”或“＝”填空。
(1)T1__<__T2，p1__<__p2，ΔH__<__0；(2)a＋b__>__c＋d，b__＝__c＋d。
2．有一反应：2A(g)＋B(g)2C(g)，如图中的曲线是该反应在不同温度下的平衡曲线，x轴表示温度，y轴表示B的转化率，图中有a、b、c、d四点，如图所示，则：
(1)该反应的ΔH__>__0(填“>”“<”或“＝”)；
(2)__d__点的v正>v逆；
(3)T1温度下的a点，若想达到平衡状态应采取的措施是__减小压强__。
(4)__C__点时混合气体的平均摩尔质量不再变化。
3．对于以下三个反应，从正反应开始进行达到平衡后，保持温度、体积不变，按要求回答下列问题。
(1)PCl5(g)PCl3(g)＋Cl2(g)
再充入PCl5(g)平衡向__正反应__方向移动，达到平衡后，PCl5(g)的转化率__减小__，PCl5(g)的百分含量__增大__。
(2)2HI(g)I2(g)＋H2(g)
再充入HI(g)平衡向__正反应__方向移动，达到平衡后，HI的分解率__不变__，HI的百分含量__不变__。
(3)2NO2(g)N2O4(g)
再充入NO2(g)，平衡向__正反应__方向移动，达到平衡后，NO2(g)的转化率__增大__，
NO2(g)的百分含量__减小__。
1．(2019·江西新余质检)可逆反应mA(g)nB(g)＋pC(s) ΔH＝Q，温度和压强的变化对正、逆反应速率的影响分别符合下图中的两个图象，以下叙述正确的是( C )
A．m>n，Q>0 B．m>n＋p，Q>0
C．m>n，Q<0 D．mv正，平衡向逆反应方向移动，逆反应为吸热反应，故ΔH<0即Q<0；达到平衡时增大压强，v正、v逆都增大，且v正>v逆，平衡向正反应方向移动，正反应为气体体积减小的反应，故m>n，C正确。
2．(2019·新题预选)
已知可逆反应：4NH3(g)＋5O2(g)4NO(g)＋6H2O(g) ΔH＝－1025 kJ·mol－1，若反应物的起始物质的量相同，下列关于该反应的示意图不正确的是( C )
[解析] 因为正反应为放热反应，升高温度，反应速率加快，达到平衡所用时间减少，但是平衡向逆反应方向移动，NO的含量减小，A正确、C错误；增大压强，反应速率加快，达到平衡所用时间减少，正反应为气体体积增大的反应，增大压强，平衡向逆反应方向移动，NO的含量减小，B正确；催化剂对平衡没有影响，只是加快反应速率，缩短达到平衡所用的时间，D正确。
3．(2019·武汉模拟)有一化学平衡mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，如图所示的是A的转化率与压强、温度的关系。下列叙述正确的是( D )
A．正反应是放热反应：m＋n>p＋q
B．正反应是吸热反应：m＋np＋q
[解析] 图象中有三个量，应定一个量来分别讨论另外两个量之间的关系。定压强，讨论T与A的转化率的关系：同一压强下，温度越高，A的转化率越高，说明正反应是吸热反应；定温度，讨论压强与A的转化率的关系；同一温度下，压强越大，A的转化率越高，说明正反应是体积缩小的反应，即m＋n>p＋q。
4．(2019·衡水检测)一定温度下，在三个容积均为2.0 L的恒容密闭容器中发生反应：2NO(g)＋2CO(g)N2(g)＋2CO2(g)。各容器中起始物质的量浓度与反应温度如下表所示，反应过程中甲、丙容器中CO2的物质的量随时间的变化关系如图所示。
容器
温度/K
起始物质的量浓度/mol·L－1
NO(g)
CO(g)
N2(g)
CO2(g)
甲
T1
0.10
0.10
0
0
乙
T2
0
0
0.10
0.20
丙
T2
0.10
0.10
0
0
下列说法正确的是( B )
A．该反应的正反应为吸热反应
B．乙容器中反应达到平衡时，N2的转化率小于40%
C．达到平衡时，乙容器中的压强一定大于甲容器中压强的2倍
D．丙容器中反应达到平衡后，再充入0.10 mol NO和0.10 mol CO2，此时v正T2(先拐先平)，降温，n(CO2)增加，说明平衡右移，降温使平衡向放热反应方向移动，推知正反应为放热反应，故错误；B项，丙中α(NO)＝×100%＝60%，若全部从生成物一边投料，即开始时投入N2
0.05 mol·L－1，CO2 0.10 mol·L－1，则α(N2)＝1－60%＝40%，而乙中N2为0.10 mol·L－1，CO2为0.20 mol·L－1，相当于“加压”，平衡右移，α(N2)减小，使得α(N2)乙<40%，正确；C项，乙对丙而言，相当于“加压”，平衡右移，故p乙<2p丙，再将甲、丙联系起来，因为甲中温度高，故p甲>p丙，所以p乙<2p甲，错误；D项，丙中：
2NO(g)＋2CO(g)N2(g)＋2CO2(g)
c(始)/mol·L－1 0.10 0.10 0 0
c(转)/mol·L－1 0.06 0.06 0.03 0.06
c(平)/mol·L－1 0.04 0.04 0.03 0.06
K丙＝≈42，Qc＝≈28，Qcv逆，错误。
萃取精华：
化学平衡图象的解题注意事项
(1)看清各坐标轴代表的量的意义，弄清曲线表示的各个量的关系。
(2)注意曲线上的特殊点，如与坐标轴的交点、多条曲线的交点、拐点、极值点等。
(3)注意曲线坡度的“平”与“陡”，并弄清其意义。
(4)“先拐先平”。也就是说其他条件不变时，较高温度或较大压强时达到平衡所用的时间短。
(5)注意运用图象中浓度(或物质的量)的变化来确定反应中化学计量数的关系，即化学计量数之比等于同一时间内各反应物、生成物的浓度(或物质的量)变化量之比。
(6)对时间—速率图象，注意分清是“渐变”还是“突变”，变化后是否仍然相等，结合前面的方法确定对应的条件。
5．(2019·湖南株洲教学质量统一检测)已知反应：2SO3(g)2SO2(g)＋O2(g) ΔH>0，某温度下，将2 mol SO3置于10 L密闭容器中，反应达平衡后，SO3的平衡转化率(α)与体系总压强(p)的关系如图甲所示。则下列说法中正确的是( B )
①由图甲推断，B点SO2的平衡浓度为0.3 mol·L－1
②由图甲推断，A点对应温度下的平衡常数为1.25×10－3
③达平衡后，压缩容器容积，则反应速率变化图象可以用图乙表示
④相同压强、不同温度下SO3的转化率与温度关系如图丙所示
A．①② B．②③
C．③④ D．①④
[解析] 三氧化硫起始浓度为＝0.2 mol·L－1，由图甲可知B点SO3的转化率为0.15，根据浓度变化量之比等于化学计量数之比，所以Δc(SO2)＝Δc(SO3)＝0.15×0.2 mol·L－1＝0.03 mol·L－1，故二氧化硫的平衡浓度为0.03 mol·L－1，①错误；A点时，SO3的转化率为0.20，Δc(SO3)＝0.20×0.2 mol·L－1＝0.04 mol·L－1，平衡时，SO3、SO2、O2的浓度分别为0.16 mol·L－1、0.04 mol·L－1、0.02 mol·L－1，则K＝＝1.25×10－3，②正确；压缩体积，相当于增大压强，平衡向气体体积减小的方向移动，即逆向移动，因体积减小，各物质的浓度增大，故化学反应速率加快，③正确；升高温度平衡向吸热的方向移动，即正向移动，SO3的转化率将增大，与图丙不符，④错误。
6．(2019·山东临沂统考)
“低碳经济”备受关注，二氧化碳的回收利用是环保和能源领域研究的热点课题。
CO2与H2在催化剂作用下可以合成二甲醚，反应原理如下：2CO2(g)＋6H2(g)CH3OCH3(g)＋3H2O(g) ΔH。某温度下，向体积为2 L的密闭容器中充入CO2与H2，发生上述反应。测得平衡混合物中CH3OCH3(g)的体积分数[φ(CH3OCH3)]与起始投料比Z[Z＝]的关系如图1所示；CO2的平衡转化率(α)与温度(T)、压强(p)的关系如图2所示。
(1)当Z＝3时，CO2的平衡转化率为__75__%。
(2)当Z＝4时，反应达到平衡状态后，CH3OCH3的体积分数可能是图1中的__F__点(选填“D”“E”或“F”)。
(3)由图2可知该反应的ΔH__<__0(选填“>”“<”或“＝”)，压强p1、p2、p3由大到小的顺序为__p1>p2>p3__。
(4)若要进一步提高H2的平衡转化率，除了可以适当改变反应温度和压强外，还可以采取的措施有__将二甲醚从体系中分离或增大n(O2)∶n(H2)__(任写一种)。
[解析] (1)当Z＝3时CH3OCH3(g)的体积分数为15%，设CO2的平衡转化率为x，则
2CO2(g)＋6H2(g)CH3OCH3(g)＋3H2O(g)
起始(mol) 2 6 0 0
转化(mol) 2x 6x x 3x
平衡(mol) 2－2x 6－6x x 3x
则×100%＝15%，解得x＝75%，所以CO2的平衡转化率为75%。
(2)反应物按照化学计量数之比进行反应时二甲醚的体积分数最大，则当Z＝4时，反应达到平衡状态后CH3OCH3的体积分数可能是图1中的F点。
(3)由图2可知压强相同时升高温度CO2的平衡转化率降低，所以正反应是放热反应，则该反应的ΔH<0；正反应体积减小，温度不变时增大压强，CO2的平衡转化率增大，则压强p1、p2、p3由大到小的顺序为p1>p2>p3。
(4)正反应是体积减小的放热反应。要进一步提高H2的平衡转化率，除了可以适当改变反应温度和压强外，还可以采取的措施有将二甲醚从体系中分离或增大n(CO2)∶n(H2)。
7．(2019·山东潍坊检测)如图甲、乙、丙分别表示在不同条件下可逆反应A(g)＋B(g)xC(g)的生成物C在反应混合物中的体积分数[φ(C)]或C的浓度[c(C)]和反应时间(t)的关系。
(1)若图甲中两条曲线分别表示在有催化剂和无催化剂时的反应，则__b__曲线表示无催化剂时的反应，原因是__b达到平衡所用时间长，说明b的反应速率小于a__。
(2)若图乙表示反应达到平衡后分别在恒温恒压和恒温恒容条件下充入氦气后的情况，则__b__曲线表示恒温恒容条件下的情况，原因是__恒温恒容条件下充入氦气，平衡不移动，c(C)不变__。
(3)根据图丙可以判断该可逆反应的正反应是__吸热__(填“吸热”或“放热”)反应，化学计量数x的值__大于__(填“大于”“等于”或“小于”)2。
(4)图丁表示在某固定容积的密闭容器中上述可逆反应达到平衡后某物理量随温度(T)的变化情况，则图丁的纵坐标可以是__φ(C)或C的浓度或反应物的转化率或平衡常数K__，原因是__温度升高，平衡向吸热反应方向移动，即向正反应方向移动__。
[解析] (1)催化剂能加快反应速率，缩短到达平衡所需的时间，所以a曲线表示有催化剂，b曲线表示无催化剂。
(2)
恒温恒容条件下，向平衡体系中充入氦气，各物质浓度不变，平衡不移动；恒温恒压条件下充入氦气，相当于减压，则平衡向气体体积增大的方向移动。
(3)由图丙可知，恒压下升温，平衡正向移动，所以正反应为吸热反应；恒温下加压，平衡逆向移动，所以正反应为体积增大的反应，x>2。
(4)升温，平衡向正反应方向移动，C的浓度增大，φ(C)增大，反应物的转化率也增大，平衡常数K也增大。
萃取精华：
(1)“先拐先平条件高”——反应条件越高，化学反应速率越快，达到平衡所需要的时间越短。
(2)催化剂只影响化学反应速率及达到平衡的时间，对化学平衡及反应物的转化率无影响。
(3)温度、压强对化学平衡的影响规律。
要点速记：
1．化学平衡状态判断的两个根本依据：
(1)v正＝v逆(实质)。
(2)各组分浓度或质量保持不变。(现象)。
2．化学平衡的五个特征：
逆、等、动、定、变。
3．影响化学平衡移动的三个外界因素：
(1)浓度；
(2)压强；
(3)温度。
4．解平衡图象题的二个策略：
(1)“先拐先平数值大”原则：先出现拐点的反应则先达到平衡，其代表的温度越高或压强越大。
(2)“定一议二”原则：先确定横坐标(或纵坐标)所表示的数值，再讨论纵坐标(或横坐标)与曲线的关系。
5．正确理解两个定义式：
气体的密度：ρ＝
气体的平均相对分子质量：＝
6．巧记“变量不变”判断法
(1)由“变”到“不变”，不变时达平衡。
(2)由“不变”到“不变”，不变时无法判断。
